Манчестерский код

В телекоммуникациях и хранении данных манчестерский код (также известный как фазовое кодирование или PE ) представляет собой линейный код , в котором кодирование каждого бита данных либо низкое, затем высокое, или высокое, а затем низкое, в течение одинакового времени. Это самосинхронизирующийся сигнал без составляющей постоянного тока . Следовательно, электрические соединения, использующие манчестерский код, легко гальванически развязываются .

Манчестерский код получил свое название от своей разработки в Манчестерском университете , где кодирование использовалось для хранения данных на магнитных барабанах компьютера Manchester Mark 1 .

Манчестерский код широко использовался для магнитной записи на компьютерных лентах с разрешением 1600 бит на дюйм до появления лент с разрешением 6250 бит на дюйм, в которых использовалась более эффективная запись с групповым кодированием . ^{[ 1 ]} Манчестерский код использовался в ранних стандартах физического уровня Ethernet и до сих пор используется в потребительских ИК- протоколах, RFID и связи ближнего радиуса действия .

Функции

Манчестерское кодирование — это особый случай двоичной фазовой манипуляции (BPSK), когда данные управляют фазой прямоугольной несущей , частота которой равна скорости передачи данных. Манчестерский код обеспечивает частые изменения напряжения в сети, прямо пропорциональные тактовой частоте; это помогает восстановлению часов .

Постоянная составляющая кодированного сигнала не зависит от данных и, следовательно, не несет никакой информации. Поэтому соединения могут быть индуктивными или емкостными , что позволяет удобно передавать сигнал по гальванически изолированной среде (например, Ethernet) с использованием сетевого изолятора — простого однозначного импульсного трансформатора , который не может передавать составляющую постоянного тока.

Ограничения

Скорость передачи данных манчестерского кодирования составляет лишь половину скорости передачи некодированного сигнала, что ограничивает его полезность для систем, где полоса пропускания не является проблемой, таких как локальная сеть (LAN) . ^{[ 2 ]}

Манчестерское кодирование создает сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования на более высоких скоростях передачи данных. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Существуют более сложные коды, такие как кодирование 8B/10B , которые используют меньшую полосу пропускания для достижения той же скорости передачи данных, но могут быть менее устойчивы к частотным ошибкам и джиттеру в опорных тактовых импульсах передатчика и приемника. ^{[ нужна ссылка ]}

Кодирование и декодирование

Манчестерский код всегда имеет переход в середине каждого битового периода и может (в зависимости от передаваемой информации) также иметь переход в начале периода. Направление перехода среднего бита указывает на данные. Переходы на границах периодов не несут информации. Они существуют только для того, чтобы перевести сигнал в правильное состояние, позволяющее осуществить переход среднего бита.

Соглашения для представления данных

Существует два противоположных соглашения о представлении данных.

Первый из них был впервые опубликован Дж. Э. Томасом в 1949 году, за ним последовали многочисленные авторы (например, Энди Таненбаум ). ^{[ 4 ]} Он определяет, что для нулевого бита уровни сигнала будут низкими-высокими (при условии амплитудного физического кодирования данных) – с низким уровнем в первой половине периода бита и высоким уровнем во второй половине. Для 1 бита уровни сигнала будут высокими и низкими. Он также известен как код Manchester II или Biphase-L.

Второму соглашению также следуют многие авторы (например, Уильям Столлингс ). ^{[ 5 ]} а также стандартами IEEE 802.4 (токен-шина) и более низкоскоростными версиями стандартов IEEE 802.3 (Ethernet). В нем говорится, что логический 0 представлен последовательностью сигналов высокого и низкого уровня, а логическая 1 представлена последовательностью сигналов низкого и высокого уровня.

Если сигнал, закодированный в Манчестере, инвертируется при передаче, он преобразуется из одного соглашения в другое. Эту неоднозначность можно преодолеть, используя дифференциальное манчестерское кодирование .

Декодирование

Существование гарантированных переходов позволяет сигналу быть самосинхронизирующимся, а также позволяет приемнику правильно выравниваться; приемник может определить, смещено ли оно на половину периода бита, поскольку в течение каждого периода бита больше не всегда будет переход. Цена этих преимуществ — удвоение требований к полосе пропускания по сравнению с более простыми схемами кодирования NRZ .

Кодирование

Кодирование данных с использованием исключительного или логического метода (соглашение 802.3) ^{[ 6 ]}
Исходные данные		Часы		Стоимость Манчестера
0	БЕСПЛАТНО ⊕	0	=	0
0		1		1
1		0		1
1		1		0

Соглашения о кодировании следующие:

Каждый бит передается в фиксированное время («период»).
А 0 выражается переходом от низкого к высокому, 1 путем перехода от высокого к низкому (согласно соглашению GE Thomas - в соглашении IEEE 802.3 верно обратное). ^{[ 7 ]}
Переходы, которые означают 0 или 1 происходят в середине периода.
Переходы в начале периода являются служебными и не представляют собой данные.

См. также

Ссылки

^ Савард, Джон Дж. Г. (2018) [2006]. «Цифровая магнитная запись» . четырехблок . Архивировано из оригинала 2 июля 2018 года . Проверено 16 июля 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б Оэд, Ричард (22 апреля 2022 г.). «Старый, но все еще полезный: Манчестерский кодекс» . ДигиКей . Архивировано из оригинала 22 августа 2022 года . Проверено 2 февраля 2023 г.
^ Ethernet Technologies , Cisco Systems , заархивировано из оригинала 28 декабря 2018 г. , получено 12 сентября 2017 г. , манчестерское кодирование вызывает некоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования на более высоких скоростях передачи данных.
^ Таненбаум, Эндрю С. (2002). Компьютерные сети (4-е изд.). Прентис Холл . стр. 274–275 . ISBN 0-13-066102-3 .
^ Столлингс, Уильям (2004). Данные и компьютерные коммуникации (7-е изд.). Прентис Холл . стр. 137–138 . ISBN 0-13-100681-9 .
^ Манчестерское кодирование данных для радиосвязи , получено 28 мая 2018 г.
^ Форстер, Р. (2000). «Манчестерская кодировка: разрешены противоположные определения». Журнал инженерной науки и образования . 9 (6): 278–280. дои : 10.1049/esej:20000609 .

В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. (в поддержку MIL-STD-188 ).

[1] Савард, Джон Дж. Г. (2018) [2006]. «Цифровая магнитная запись» . четырехблок . Архивировано из оригинала 2 июля 2018 года . Проверено 16 июля 2018 г.

[:0-2] Jump up to: ^а ^б Оэд, Ричард (22 апреля 2022 г.). «Старый, но все еще полезный: Манчестерский кодекс» . ДигиКей . Архивировано из оригинала 22 августа 2022 года . Проверено 2 февраля 2023 г.

[3] Ethernet Technologies , Cisco Systems , заархивировано из оригинала 28 декабря 2018 г. , получено 12 сентября 2017 г. , манчестерское кодирование вызывает некоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования на более высоких скоростях передачи данных.

[tanenbaum-4] Таненбаум, Эндрю С. (2002). Компьютерные сети (4-е изд.). Прентис Холл . стр. 274–275 . ISBN 0-13-066102-3 .

[stallings-5] Столлингс, Уильям (2004). Данные и компьютерные коммуникации (7-е изд.). Прентис Холл . стр. 137–138 . ISBN 0-13-100681-9 .

[6] Манчестерское кодирование данных для радиосвязи , получено 28 мая 2018 г.

[Manchesterencoding-7] Форстер, Р. (2000). «Манчестерская кодировка: разрешены противоположные определения». Журнал инженерной науки и образования . 9 (6): 278–280. дои : 10.1049/esej:20000609 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

v т и Линейное кодирование (цифровая передача в основной полосе частот)
Основные статьи	Униполярное кодирование Биполярное кодирование Вкл-выкл. манипуляция Марк и пробел
Базовые коды линий	Возврат к нулю (РЗ) Безвозврат к нулю, уровень (NRZ/NRZ-L) Без возврата к нулю, инвертированный (NRZ-I) Безвозврат к нулю, пробел (NRZ-S) Манчестер Дифференциальный Манчестер/двухфазный (Bi-φ)
Расширенные коды линий	Условная дифаза 4B3T 4B5B 2B1Q Альтернативная инверсия знака Измененный код AMI Инверсия кодового знака Кодировка МЛТ-3 Гибридный троичный код Кодировка 6b/8b Кодирование 8b/10b Кодировка 64b/66b Модуляция от восьми до четырнадцати Кодировка задержки/Миллера TC-PAM
Оптические линейные коды	Возврат к нулю с подавлением несущей Альтернативная фаза возврата в ноль
См. также: Основная полоса частот Бод Битрейт Цифровой сигнал Цифровая передача Физический уровень Ethernet Методы импульсной модуляции Амплитудно-импульсная модуляция (ПАМ) Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) Последовательная связь Категория:Линейные коды